CN102565751A - 可编程的单相电能计量芯片开发装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片开发装置，公开了一种可编程的单相电能计量芯片开发装置。本发明中，以现场可编程门阵列实现电能计量芯片的功能，上位机通过单片机对现场可编程门阵列进行校正和控制，可重复下载编程，允许用户在不改变外围电路的情况下，重复的修改芯片的设计，并测试修改之后的性能，极大地简化开发设计和测试过程，也大大降低了芯片的开发成本。有三路输入信号，通过比较两路电流输入信号的大小，可以判断是否存在窃电现象。

Description

可编程的单相电能计量芯片开发装置

技术领域

本发明涉及芯片开发装置，特别涉及可编程的单相电能计量芯片开发装置。

背景技术

电能计量芯片作为电能计量的专用芯片，在电能管理仪器仪表中占有很大比例，其性能直接影响着电能管理的效率和科技水平。电能表是电力部门计费的依据，因而需保证其性能的稳定性、计量的准确性和可靠性。目前已有大量的电子式电能表在实际运行之中。电子式电能表的技术特性主要取决于电能计量芯片的特性，所以对电能表计量芯片进行研究，具有十分重要的经济价值和理论意义。

早期的电能计量芯片只有一个数据采集器，提供给单片机系统高、低频率的脉冲输出，单片机利用自身的计数器或定时器记取脉冲数。目前的电能计量芯片跟以前相比，在功能和性能上有了很大改进，不仅有数据采集功能，而且电能计量芯片对采集的数据进行了大量的加工和运算，直接给出了电能计量参数，比如有功功率(能量)、无功功率(能量)、视在功率(能量)、电压有效值、电流有效值、功率因数、频率等量值。此外，还能对电能计量芯片进行校正，比如有功校正、无功校正、电流增益校正、直流偏置校正、相位校正等。

对于电能计量芯片的开发测试历来是一个复杂的过程，不管是校表还是改变硬件上的布局布线，都是非常繁琐的。因此，现有技术中亟需一种可以允许用户在不改变外围电路的情况下，重复的修改芯片的设计，并测试修改之后的性能，能极大地简化电能计量芯片的开发设计及测试过程的开发装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可编程的单相电能计量芯片开发装置，可重复下载编程，允许用户在不改变外围电路的情况下，重复的修改芯片的设计，并测试修改之后的性能，极大地简化开发设计和测试过程，也大大降低了芯片的开发成本，同时具有很高的数据精度。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种可编程的单相电能计量芯片开发装置，包括：

第一模数转换器，用于对电表的电压输入信号进行模数转换；

第二模数转换器，用于对电表的电流输入信号进行模数转换；

可编程输入输出口，用于将现场可编程门阵列与外部连接；

现场可编程门阵列，与第一和第二模数转换器连接，用于根据第一模数转换器输出的电压采样信号、第二模数转换器输出的电流采样信号和用于校正计量精度的校表参数，计算电能计量参数，并生成电能脉冲通过可编程输入输出口输出；

单片机，与现场可编程门阵列连接，用于从该现场可编程们阵列内读取电能计量参数，并写入校表参数；

通信口，用于将单片机和外部的上位机连接，完成单片机和上位机之间的通信。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

以现场可编程门阵列实现电能计量芯片的功能，上位机通过单片机对现场可编程门阵列进行校正和控制，可重复下载编程，允许用户在不改变外围电路的情况下，重复的修改芯片的设计，并测试修改之后的性能，极大地简化开发设计和测试过程，也大大降低了芯片的开发成本，同时具有很高的数据精度。

进一步地，一般的单相电能计量芯片至少有两路输入，一路电表的电压输入信号，一路电表的电流输入信号，通过对电压、电流采样信号的处理完成基本的电能计量。为了实现电表的防窃电功能，再增加了一路电流输入信号，即电表的电流输出信号，通过比较两路电流输入信号的大小，可以判断是否存在窃电现象，并进行相应的处理。

进一步地，单片机作为控制芯片，可以通过通信口与外部的上位机进行通信，并且可以将上位机的读写命令发送至现场可编程门阵列，现场可编程门阵列返回相应的值给单片机，单片机又同时控制显示器的显示和存储器的存储。

进一步地，现场可编程门阵列可重复下载编程，可以很方便地修改芯片的设计，具有简单、快捷、高效等优点。

进一步地，单片机通过通信口和上位机相连，从而设计自动化的测试软件，极大地简化和缩短电能计量芯片的验证过程，可以完全实现和测试现有的单相电能计量芯片的功能。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种可编程的单相电能计量芯片开发装置的结构示意图；

图2是本发明第二实施方式中一种可编程的单相电能计量芯片开发装置的结构示意图；

图3是本发明第三实施方式中一种可编程的单相电能计量芯片开发装置的结构示意图；

图4是本发明中现场可编程门阵列内电压或电流有效值的计算方法示意图；

图5是本发明中现场可编程门阵列内有功功率、脉冲和电能的计算方法示意图；

图6是本发明中现场可编程门阵列内无功功率、脉冲和电能的计算方法示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种可编程的单相电能计量芯片开发装置。图1是该可编程的单相电能计量芯片开发装置的结构示意图。

具体地说，如图1所示，该可编程的单相电能计量芯片开发装置包括：

第一模数转换器，用于对电表的电压输入信号进行模数转换。

第二模数转换器，用于对电表的电流输入信号进行模数转换。

可编程输入输出口，用于将现场可编程门阵列与外部连接。

现场可编程门阵列(Field Prog rammable Gate Array，简称“FPGA”)，与第一和第二模数转换器连接，用于根据第一模数转换器输出的电压采样信号、第二模数转换器输出的电流采样信号和用于校正计量精度的校表参数，计算电能计量参数，并生成电能脉冲通过可编程输入输出口输出。

具体地说，电能计量参数包括：有功功率、有功能量、无功功率、无功能量、视在功率、视在能量、电压有效值、电流有效值、功率因数、相角和频率等。

单片机，与现场可编程门阵列连接，用于从该现场可编程们阵列内读取电能计量参数，并写入校表参数。

通信口，用于将单片机和外部的上位机连接，完成单片机和上位机之间的通信。

在本实施方式中，通信口为串口。

此外，可以理解，在本发明的其他某些实施方式中，通信口也可以不是串口，例如可以是USB接口等。

上位机是指人可以直接发出操控命令的设备，可以是一个PC，也可以是一台专用设备，或服务器，或一块微处理器等。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应的时序信号直接控制相应设备，在这里单片机即是下位机。

第三模数转换器，用于对电表的电流输出信号进行模数转换，并将转换后的电流采样信号输出到现场可编程门阵列。现场可编程门阵列根据该电流采样信号和第二模数转换器输出的电流采样信号计算防窃电的信息。

一般的单相电能计量芯片至少有两路输入，一路电表的电压输入信号，一路电表的电流输入信号，通过对电压、电流采样信号的处理完成基本的电能计量。为了实现电表的防窃电功能，需要增加第二路的电流输入信号，即电表的电流输出信号，通过比较两路电流输入信号的大小，可以判断是否存在窃电现象，并进行相应的处理。现场可编程门阵列通过计算得到两路电流输入的有功功率、有功能量、无功功率、无功能量、视在功率、视在能量、电压有效值、电流有效值、电压频率、功率因数、相角等电能计量参数，这些参数可以通过与单片机和通信口的通信送给上位机，同时现场可编程门阵列会将有功、无功和视在脉冲输出，这些输出通过可编程输入输出口送至外部，外部根据这些脉冲进行芯片计量精度的测试。

第三模数转换器，在地位上和第二模数转换器是相当的，两者都是电流采样输入，在芯片内部都有对应的有效值寄存器、校正寄存器、功率寄存器以及能量寄存器；在脉冲输出上都有有功、无功和视在三种脉冲。

防窃电功能需要用到两路电流，可以比较两路电流的大小，也可以比较两路功率的大小。但是在一般应用时，两路电流信号的采样电阻是不同的：第一路一般接锰铜，锰铜的优点是成本比较低，但是其精度易受温度变化的影响；第二路一般接互感器，互感器能做到电压和电流的隔离，而且温度系数好，缺点就是成本高。具体使用哪路计量，还是由厂商自己选择。

此外，可以理解，在本发明的其他某些实施方式中，第三模数转换器也可以没有，第三模数转换器的存在主要是为了实现电表的防窃电功能。

显示器，与单片机连接，用于将单片机读取的现场可编程门阵列内的电能计量参数和校表参数进行显示。

存储器，与单片机连接，用于将单片机读取的现场可编程门阵列内的电能计量参数和校表参数进行存储。

单片机，读取现场可编程门阵列内的电能计量参数或校表参数后，显示在显示器上，或存入存储器内，或通过通信口发送至外部的上位机处理。将校表参数写入现场可编程门阵列，并将该校表参数存入存储器内。

此外，可以理解，在本发明的其他某些实施方式中，写入现场可编程门阵列内的校表参数也可以不存入存储器内。

单片机可以读取现场可编程门阵列内电能计量或校表的参数，将这些参数值或显示在显示器上，或通过串口发送至上位机/微处理器，或存入存储器内；同时单片机可以对现场可编程门阵列内的校表参数进行写操作，一般用于校正芯片的计量精度，这些写入的参数可以同时存入存储器内。

单片机作为控制芯片，可以通过通信口与外部的上位机进行通信，并且可以将上位机的读写命令发送至现场可编程门阵列，现场可编程门阵列返回相应的值给单片机，单片机又同时控制显示器的显示和存储器的存储。

以现场可编程门阵列实现电能计量芯片的功能，上位机通过单片机对现场可编程门阵列进行校正和控制，可重复下载编程，允许用户在不改变外围电路的情况下，重复的修改芯片的设计，并测试修改之后的性能，极大地简化开发设计和测试过程，也大大降低了芯片的开发成本，同时具有很高的数据精度。

可编程的单相电能计量芯片开发装置主要用于验证芯片的功能。本发明的各实施方式中，本开发装置可以通过以下方式使用：

使用VHDL和Verilog HDL等硬件描述语言开发芯片中的逻辑，将初步的开发结果通过可编程输入输出口导入FPGA中，使用本开发装置验证初步开发的芯片是否可以正常工作，其间涉及校表参数的优化等等，如果验证成功，则可以将初步开发的芯片投入量产。

本发明第二实施方式涉及一种可编程的单相电能计量芯片开发装置。图2是该可编程的单相电能计量芯片开发装置的结构示意图。

第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：

现场可编程门阵列内部模块包括：第一数字滤波模块、第二数字滤波模块、第三数字滤波模块和电能计量模块。

具体地说，如图2所示，

第一数字滤波模块，连接第一模数转换器和电能计量模块，用于对第一模数转换器输出的电压采样信号进行抽取滤波。

第二数字滤波模块，连接第二模数转换器和电能计量模块，用于对第二模数转换器输出的电流采样信号进行抽取滤波。

第三数字滤波模块，连接第三模数转换器和电能计量模块，用于对第三模数转换器输出的电流采样信号进行抽取滤波。

电能计量模块，与可编程输入输出口和单片机连接，用于根据第一数字滤波模块输出的电压信号、第二数字滤波模块输出的电流信号和第三数字滤波模块输出的电流信号计算出电能计量参数，实现电能脉冲输出和防窃电的功能。

此外，可以理解，在本发明的其他某些实施方式中，第三数字数字滤波模块也可以没有，主要取决于是否有第三路的电流输入信号，即电表的输出电流信号。

具体地说，电能计量参数包括：有功功率、有功能量、无功功率、无功能量、视在功率、视在能量、电压有效值、电流有效值、功率因数、相角和频率等。

现场可编程门阵列内部，通过对电压和电流采样信号的抽取滤波得到数字化的电压和电流信号，这些数字化的信号通过各种加法、乘法与移位运算，可以计算出各种电能计量参数，并产生计量脉冲。

现场可编程门阵列可重复下载编程，可以很方便地修改芯片的设计，具有简单、快捷、高效等优点。

本发明第三实施方式涉及一种可编程的单相电能计量芯片开发装置。图3是该可编程的单相电能计量芯片开发装置的结构示意图。

第三实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：

单片机内部模块包括：SPI模块、显示模块、I2C模块和串口通讯模块。

具体地说，如图3所示，

SPI模块，与现场可编程门阵列连接，用于与现场可编程门阵列进行通讯，完成对现场可编程门阵列的读写。

串行外设接口(Serial Peripheral Interface，简称“SPI”)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使单片机与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI有三个寄存器分别为：控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器。

显示模块，与显示器连接，用于控制显示器，完成所需的显示。

I2C模块，与存储器连接，用于控制对存储器的读写，读取或保存相关的电能计量参数或校表参数。

I2C(Inter-Integ rated Circuit，简称“I2C”)总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接单片机及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。

串口通讯模块，与通信口连接，用于完成通信口与上位机之间的通信，实现上位机对整个装置的控制。

单片机内部模块主要完成对现场可编程门阵列内电能和计量参数的读写，将这些参数或通过显示器显示或通过通信口发送至上位机或读取和保存至存储器内。

单片机通过通信口和上位机相连，从而设计自动化的测试软件，极大地简化和缩短电能计量芯片的验证过程，可以完全实现和测试现有的单相电能计量芯片的功能。

本发明第四实施方式涉及一种可编程的单相电能计量芯片开发装置。

第四实施方式在第二实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：

现场可编程门阵列内部的电能计量模块包括以下子模块：第一乘法器、有效值偏置校正子模块、第一滤波器和开平方子模块。

具体地说，

第一乘法器，用于对所述第一数字滤波模块输出的电压采样信号或所述第二数字滤波模块输出的电流采样信号进行自身相乘；

有效值偏置校正子模块，用于对第一乘法器输出的信号进行有效值偏置校正。

通过有效值偏置校正，可以调整有效值的直流偏置，消除零输入下的干扰。

第一滤波器，用于对有效值偏置校正子模块输出的信号进行滤波。

开平方子模块，用于对第一滤波器输出的信号进行开平方运算，输出电压或电流有效值。

图4是现场可编程门阵列内电压或电流有效值的计算方法示意图。从图中可以看到电压或电流有效值的计算过程。

电压或电流采样数据，经过数字滤波模块的高通滤波之后，经过一个乘法器自乘，在通过低通滤波器滤除高频分量之后开平方，就得到了实际的电压或电流有效值。其中的有效值偏置校正可以用来调整有效值的直流偏置，消除零输入下的干扰。

本发明第五实施方式涉及一种可编程的单相电能计量芯片开发装置。

第五实施方式在第二实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：

现场可编程门阵列内部的电能计量模块还包括以下子模块：第二乘法器、第二滤波器、有功增益和相位校正子模块、有功功率偏置校正子模块、第三滤波器、累加器、快速脉冲寄存器和脉冲生成器。

具体地说，

第二乘法器，用于对所述第一模数转换器输出的电压采样信号和所述第二模数转换器输出的电流采样信号进行乘法运算。

第二滤波器，用于对第二乘法器输出的信号进行滤波。

有功增益和相位校正子模块，用于对第二滤波器输出的信号进行有功增益和相位校正。

有功功率偏置校正子模块，用于对有功增益和相位校正子模块输出的信号进行有功功率偏置校正。

第三滤波器，用于对有功功率偏置校正子模块输出的信号进行滤波，输出有功功率信号。

累加器，用于对第三滤波器输出的有功功率信号进行累加运算。

快速脉冲寄存器，用于对累加器输出的信号进行累加。

脉冲生成器，用于对快速脉冲寄存器的输出信号生成有功脉冲输出，并同时送至能量寄存器进行累加。

图5是现场可编程门阵列内有功功率、脉冲和电能的计算方法示意图。从图中可以看到有功功率、脉冲和电能的计算过程。

电压采样数据和电流采样数据相乘后通过高通滤波器滤除低频噪声分量，再经有功增益和相位校正、有功功率偏置校正，最后经过低通滤波得到有功功率。

有功功率数据经过累加器累加，溢出值送至快速脉冲寄存器累加，快速脉冲寄存器的溢出值送至脉冲生成器，脉冲生成器生成有功脉冲输出，并同时送至能量寄存器进行累加。

本发明第六实施方式涉及一种可编程的单相电能计量芯片开发装置。

第六实施方式在第二实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：

现场可编程门阵列内部的电能计量模块还包括以下子模块：移相滤波器、第三乘法器、第四滤波器、无功增益和相位校正子模块、无功功率偏置校正子模块和第五滤波器。

具体地说，

移相滤波器，用于对所述第一模数转换器输出的电压采样信号进行移相滤波。

第三乘法器，用于对移相滤波器输出的信号和所述第二模数转换器输出的电流采样信号进行乘法运算。

第四滤波器，用于对第三乘法器输出的信号进行滤波。

无功增益和相位校正子模块，用于对第四滤波器输出的信号进行无功增益和相位校正。

无功功率偏置校正子模块，用于对无功增益和相位校正子模块输出的信号进行无功功率偏置校正。

第五滤波器，用于对无功功率偏置校正子模块输出的信号进行滤波，输出无功功率信号。

所述累加器，还用于对第五滤波器输出的无功功率信号进行累加运算。

所述快速脉冲寄存器，还用于对所述累加器输出的无功功率累加信号进行累加。

所述脉冲生成器，还用于对快速脉冲寄存器输出的信号生成有功脉冲、无功脉冲或视在脉冲输出，并同时送至能量寄存器进行累加。

图6是现场可编程门阵列内无功功率、脉冲和电能的计算方法示意图。从图中可以看到无功功率、脉冲和电能的计算过程。

电压采样数据经过90度移相滤波器后和电流采样数据相乘，通过高通滤波器滤除低频噪声分量，再经无功增益和相位校正、无功功率偏置校正，最后经过低通滤波得到无功功率。

无功功率数据经过累加器累加，溢出值送至快速脉冲寄存器累加，快速脉冲寄存器的溢出值送至脉冲生成器，脉冲生成器生成无功脉冲输出，并同时送至能量寄存器进行累加。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可编程的单相电能计量芯片开发装置，其特征在于，包括：

第一模数转换器，用于对电表的电压输入信号进行模数转换；

第二模数转换器，用于对电表的电流输入信号进行模数转换；

可编程输入输出口，用于将现场可编程门阵列与外部连接；

所述现场可编程门阵列，与所述第一和第二模数转换器连接，用于根据所述第一模数转换器输出的电压采样信号、第二模数转换器输出的电流采样信号和用于校正计量精度的校表参数，计算电能计量参数，并生成电能脉冲通过所述可编程输入输出口输出；

单片机，与所述现场可编程门阵列连接，用于从该现场可编程们阵列内读取所述电能计量参数，并写入所述校表参数；

通信口，用于将所述单片机和外部的上位机连接，完成所述单片机和上位机之间的通信。

2.根据权利要求1所述的可编程的单相电能计量芯片开发装置，其特征在于，所述通信口为串口。

3.根据权利要求1所述的可编程的单相电能计量芯片开发装置，其特征在于，所述电能计量参数包括：有功功率、有功能量、无功功率、无功能量、视在功率、视在能量、电压有效值、电流有效值、功率因数、相角和频率。

4.根据权利要求1所述的可编程的单相电能计量芯片开发装置，其特征在于，还包括：

第三模数转换器，用于对电表的电流输出信号进行模数转换，并将转换后的电流采样信号输出到所述现场可编程门阵列；所述现场可编程门阵列根据该电流采样信号和所述第二模数转换器输出的电流采样信号计算防窃电的信息。

5.根据权利要求2所述的可编程的单相电能计量芯片开发装置，其特征在于，还包括：

显示器，与所述单片机连接，用于将单片机读取的所述现场可编程门阵列内的电能计量参数和校表参数进行显示；

存储器，与所述单片机连接，用于将单片机读取的所述现场可编程门阵列内的电能计量参数和校表参数进行存储；

所述单片机，读取所述现场可编程门阵列内的电能计量参数或校表参数后，显示在显示器上，或存入存储器内，或通过串口发送至外部的上位机处理；将校表参数写入现场可编程门阵列，并将该校表参数存入存储器内。

6.根据权利要求4所述的可编程的单相电能计量芯片开发装置，其特征在于，所述现场可编程门阵列内部模块包括：第一数字滤波模块、第二数字滤波模块、第三数字滤波模块和电能计量模块；

所述第一数字滤波模块，连接所述第一模数转换器和所述电能计量模块，用于对所述第一模数转换器输出的电压采样信号进行抽取滤波；

所述第二数字滤波模块，连接所述第二模数转换器和所述电能计量模块，用于对所述第二模数转换器输出的电流采样信号进行抽取滤波；

所述第三数字滤波模块，连接所述第三模数转换器和所述电能计量模块，用于对所述第三模数转换器输出的电流采样信号进行抽取滤波；

所述电能计量模块，与所述可编程输入输出口和单片机连接，用于根据所述第一数字滤波模块输出的电压信号、第二数字滤波模块输出的电流信号和第三数字滤波模块输出的电流信号计算出电能计量参数，实现电能脉冲输出和防窃电的功能。

7.根据权利要求5所述的可编程的单相电能计量芯片开发装置，其特征在于，所述单片机内部模块包括：SPI模块、显示模块、I2C模块和串口通讯模块；

所述SPI模块，与所述现场可编程门阵列连接，用于与现场可编程门阵列进行通讯，完成对现场可编程门阵列的读写；

所述显示模块，与所述显示器连接，用于控制显示器，完成所需的显示；

所述I2C模块，与所述存储器连接，用于控制对存储器的读写，读取或保存相关的电能计量参数或校表参数；

所述串口通讯模块，与所述通信口连接，用于完成通信口与上位机之间的通信，实现上位机对整个装置的控制。

8.根据权利要求6所述的可编程的单相电能计量芯片开发装置，其特征在于，所述电能计量模块包括以下子模块：

第一乘法器，用于对所述第一数字滤波模块输出的电压采样信号或所述第二数字滤波模块输出的电流采样信号进行自身相乘；

有效值偏置校正子模块，用于对所述第一乘法器输出的信号进行有效值偏置校正；

第一滤波器，用于对有效值偏置校正子模块输出的信号进行滤波；

开平方子模块，用于对第一滤波器输出的信号进行开平方运算，输出电压或电流有效值。

9.根据权利要求1所述的可编程的单相电能计量芯片开发装置，其特征在于，所述电能计量模块还包括以下子模块：

第二乘法器，用于对所述第一模数转换器输出的电压采样信号和所述第二模数转换器输出的电流采样信号进行乘法运算；

第二滤波器，用于对所述第二乘法器输出的信号进行滤波；

有功增益和相位校正子模块，用于对所述第二滤波器输出的信号进行有功增益和相位校正；

有功功率偏置校正子模块，用于对所述有功增益和相位校正子模块输出的信号进行有功功率偏置校正；

第三滤波器，用于对所述有功功率偏置校正子模块输出的信号进行滤波，输出有功功率信号；

累加器，用于对所述第三滤波器输出的有功功率信号进行累加运算；

快速脉冲寄存器，用于对所述累加器输出的有功功率累加信号进行累加；

脉冲生成器，用于对所述快速脉冲寄存器的输出信号生成有功脉冲输出，并同时送至能量寄存器进行累加。

10.根据权利要求1所述的可编程的单相电能计量芯片开发装置，其特征在于，所述电能计量模块还包括以下子模块：

移相滤波器，用于对所述第一模数转换器输出的电压采样信号进行移相滤波；

第三乘法器，用于对所述移相滤波器输出的信号和所述第二模数转换器输出的电流采样信号进行乘法运算；

第四滤波器，用于对所述第三乘法器输出的信号进行滤波；

无功增益和相位校正子模块，用于对所述第四滤波器输出的信号进行无功增益和相位校正；

无功功率偏置校正子模块，用于对所述无功增益和相位校正子模块输出的信号进行无功功率偏置校正；

第五滤波器，用于对所述无功功率偏置校正子模块输出的信号进行滤波，输出无功功率信号；

所述累加器，还用于对所述第五滤波器输出的无功功率信号进行累加运算；

所述快速脉冲寄存器，还用于对所述累加器输出的无功功率累加信号进行累加；

所述脉冲生成器，还用于对快速脉冲寄存器输出的信号生成有功脉冲、无功脉冲或视在脉冲输出，并同时送至能量寄存器进行累加。

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